OCT技術(shù)用于三維打印水凝膠支架在線評價研究.pdf

1、組織工程學(xué)結(jié)合工程學(xué)和生物科學(xué)的原理可以提供能修復(fù)、維持并改善自體組織功能的醫(yī)用替代品。組織工程的一個關(guān)鍵要素是三維多孔支架，它作為細(xì)胞粘附和增殖的載體，可以促進(jìn)新生組織的形成。近幾年，結(jié)合水凝膠和快速成型技術(shù)優(yōu)勢開發(fā)組織功能支架已成為一種研究的熱點。因為一方面水凝膠良好的生物相容性、可降解性和親水性的特性使其已成為軟組織再生良好材料，其應(yīng)用于組織工程支架制備使得細(xì)胞封裝成為可能，從而大大提高了制造結(jié)構(gòu)的細(xì)胞接種效率。另一方面快速成型技

2、術(shù)已成為制造用于細(xì)胞接種或細(xì)胞封裝的生物支架良好工具，尤其是新興的生物三維打印技術(shù)?；谏锶S打印技術(shù)可以很方便的按照預(yù)先確定的尺寸和孔隙率設(shè)計出完全連通的三維結(jié)構(gòu)。盡管水凝膠和生物三維打印技術(shù)具備成型支架的種種優(yōu)點，實際上水凝膠材料在機械性能上的缺陷使得制備與設(shè)計結(jié)構(gòu)一樣的支架非常困難，而支架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征會直接影響細(xì)胞的遷移、增殖等行為從而最終影響待工程化組織或器官的功能。因此，對生物三維打印的水凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行在體評價和定量表征

3、十分必要的，但是水凝膠高含水的特性產(chǎn)生的光散射性，對打印好的三維水凝膠支架內(nèi)部的觀測和評價非常困難。
　　本課題基于上述背景，利用生物三維打印技術(shù)制備了幾種代表性三維結(jié)構(gòu)水凝膠支架，并利用實驗室自制的掃頻光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)對制備的明膠/海藻酸鈉衍生水凝膠支架進(jìn)行了無菌在體評價，給出水凝膠支架內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維高分辨圖像顯示，成像范圍為5 mm×5mm×5mm，成像分辨率為12um×12um×10um（X×Y×Z），采集一幅三維高分辨

4、OCT圖像的時間為5.25s。基于采集的高分辨三維OCT圖像，通過體繪制三維重建、二維XY平面信息提取、濾波、圖像增強、圖像分割、圖像形態(tài)學(xué)操作及三維標(biāo)記等自動圖像處理和分析算法定量分析了支架的孔徑（PS）、孔隙率（VP）和孔連通性（PC），以及孔隙大小和支柱大小的分布情況。
　　研究結(jié)果表明，OCT技術(shù)可用于實時、無損傷、非侵入式地監(jiān)測組織工程支架，結(jié)合后續(xù)的圖像處理及分析可對制備的支架進(jìn)行定性和定量評價。三維圖像采集和分析有助